底部结构对飞行器阻力特性的影响

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1、第33卷第5期计算机仿真2016年5月文章编号：1006—9348(2016)05—0105—06底部结构对飞行器阻力特性的影响王文龙，李桦，刘枫，潘沙(国防科学技术大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：为优化底部形状减小底部阻力，研究底部流场结构对超声速飞行器的阻力特性影响，采用计算流体动力学方法，建立了雷诺平均Ns方程数值求解方法。通过与实验数据比较，验证了方法的可靠性，对含圆柱尾部、船尾的典型飞行器在不同马赫数和攻角下进行数值仿真。仿真结果表明：船尾设计具有减阻效果，且升阻比优于圆柱尾部。攻角变化对底部流场结构影

2、响显著。飞行器的升力系数、阻力系数、升阻比及俯仰力矩系数，随攻角增加而增大。随马赫数增加，飞行器头部压力升高，底部压力降低，导致总阻力、底部阻力增大，然而，由于动压增大，使得相应的总阻力系数及底阻系数随之减小。计算分析为飞行器底部设计和优化提供了参考。关键词：底部流动；超声速飞行器；阻力特性中图分类号：V211．3文献标识码：BResearchonDragCharacteristicsofSupersonicVehicleInnuencedbyDi置

3、ferentBaseFlowsWANGWen-long，LIHua，LIUFeng

4、，PANSha(CoHegeofAerospaceScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，ChangshaHuan410073，China)ABSTRACT：Inordertostudythedragcharacteristicsofsupersonicvehicleinfluencedbybaseflows，threedimen·sionalReynolds—averagedNavier-Stokesequationsaresolvedusingthe

5、Ausm+一upscheme，combinedbyMUSCLmethod，andchose鼬一sSTturbuleflcemodel．Firstofall。thenumericalmet}lodshavebeenvalidatedbybenchmarkcaseswithexperimentdata，thennumericalsimulationshavebeendowntoclassicsupersonicvehiclewithcylinderbaseandbeattailbase，threefactorsinfluencedaer

6、odynamiccharacteristicsareanalyzed，suchastheeffectofdiffer-entbaseconfiguration，attackangleandmachnumber．Theresultsshowthat：attackanglehasanotableinfluenceonthebaseflowstructures．Withvariationsofattackangle，thebaserecirculationzonedevelopedfromaxialsymmetrytoasymmetric

7、andthewakeleantowindward．theaerodynamiccoefficient，includebasedragcoefficient，totaldragcoef-ficientandpitchingmomentcoefficientwouldincreaseastheattackangleincreasing；Theboattailbasedesigncande—creasedragandthelift-dragratioissuperiortocylinderbase．Alongwiththegrowthof

8、machnumber，thebaserecir-culationandaveragedpressurewilldecrease，whichleadtotheincreaseoftotaldragandbasedrag．However，be—causeofthedynamicpressureincreaseinsquaregrowth，thecorrespondingtotaldragcoefficientandbasedragcoeffi-cientwilldecreaseasmachnumbergrow．KEYWORDS：Base

9、flow；Supersonicvehicle；Dragcharacteristics1引言飞行器阻力特性是飞行器设计中的关键参数之一，一般由波阻、摩阻和底阻构成，而底阻又主导了其它阻力⋯。底部流动现象复杂，包含膨胀波、自由剪切层、分离